高鐵酸鉀在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

高鐵酸鉀是20世紀(jì)70年代以來開發(fā)的一種繼臭氧、過氧化氫、二氧化氯之后一種新型水處理劑,它能快速殺滅水中的細(xì)菌和病毒,且不會(huì)生成三氯甲烷、氯代酚等次級(jí)衍生物。純高鐵酸鉀是一種暗紫色、有金屬光澤的粉末狀晶體,其化學(xué)分子式為K2FeO4,熱穩(wěn)定性稍差,溶液的pH對(duì)其穩(wěn)定性的影響很大,當(dāng)pH值為10-11時(shí)非常穩(wěn)定;當(dāng)pH值為8-l0時(shí),穩(wěn)定性有所下降;而當(dāng)pH<7.5時(shí),穩(wěn)定性明顯下降,其溶液在微酸性(pH值為4-5)條件下很快分解,放出氧氣,并析出具有高度吸附活性的無機(jī)絮凝劑Fe(OH)3。干燥或溶于強(qiáng)堿溶液的高鐵酸鉀,在室溫下很穩(wěn)定,高鐵酸鉀氧化還原電位在酸性條件下為2.20 V,堿性條件下為0.72 V,是一種比高錳酸鉀(1.659 V)和次氯酸鹽(1.49 V)更強(qiáng)的氧化劑。

作用機(jī)理

首先,從氧化還原電極電位值可以看出,高鐵酸鹽有很強(qiáng)的氧化能力,可以氧化多種無機(jī)、有機(jī)物質(zhì),如NH3、S2O42-、SCN-、H2S、醇、酸、胺、羥酮、氫醌、苯腙、肟等化合物,并且不會(huì)對(duì)人類和環(huán)境帶來任何破壞,是理想、高效、高選擇性的強(qiáng)氧化劑;其次,高鐵酸根離子在水溶液中還能殺死大腸桿菌和一般細(xì)菌,能除去污水中的有害有機(jī)物、NO2-及劇毒CN-等;另外高鐵酸根離子分解產(chǎn)生的Fe(OH)3可以作為吸附劑,吸附各種陰陽離子,起到很好的凈水作用,比目前市場上使用的各種凈水劑如明礬、聚合氯化鋁、硫酸鐵等具有很大的優(yōu)越性,這些凈水劑一般只具單純的吸附、絮凝功能,脫色、除臭,難以有效降低水體的生物耗氧量(BOD)、化學(xué)耗氧量(COD)值,幾乎不具備滅菌殺蟲效能。

與環(huán)保方面通用的氧化劑二氧化錳、高錳酸鉀、三氯化鉻、重鉻酸鉀相比,高鐵酸鉀無重金屬二次污染。與氯制劑相比,高鐵酸鉀無“三致”作用,不產(chǎn)生二氯甲烷、三氯甲烷化合物,也不產(chǎn)生有異味的氯酚化合物。高鐵酸鉀不僅可以消毒,而且對(duì)環(huán)境友好,是一種集氧化、吸附、絮凝、助凝、殺菌、殺蟲、除臭為一體的新型高效多功能綠色水處理劑。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用：

1.去除水中有機(jī)污染物

朱啟安等研究表明，在反應(yīng)溫度為36℃、水的pH值約為7的條件下，對(duì)2，4，6-三氯酚濃度為10 mg/L的配水采用100 mg/L的高鐵酸鉀氧化處理5～8 min后，對(duì)2，4，6-三氯酚含量降為0.08 mg/L；曲久輝等研究了高鐵酸鉀對(duì)水中微量鄰氯苯酚的去除效果，結(jié)果表明，鄰氯苯酚的質(zhì)量濃度為4mg/L時(shí)，加入60 mg/L的高鐵酸鉀氧化處理10 min，對(duì)鄰氯苯酚的去除率可達(dá)99.3%。此外，高鐵酸鉀還可用于乙醇胺、醇、羧酸、胺、羥酮、氫醌、苯胺、肟和SCN-等化合物的氧化去除。

2.對(duì)魚類病原菌的殺菌效果

魚類細(xì)菌性疾病是目前危害漁業(yè)生產(chǎn)最嚴(yán)重的一類疾病。劉乾甫等試驗(yàn)測定了高鐵酸鉀對(duì)8種常見魚類病原菌的MIC和MBC，并研究了不同濃度的高鐵酸鉀溶液對(duì)幾種病原菌的殺滅效果。

結(jié)果顯示，高鐵酸鉀對(duì)2種弧菌的抑制效果良好，測得的MIC、MBC也比較低，分別為1.2 mg/L、9.6 mg/L；當(dāng)各試驗(yàn)菌菌落數(shù)約為105 cfu/mL，高鐵酸鉀溶液的濃度為1.2 mg/L、2.4 mg/L、7.2 mg/L、12 mg/L時(shí)，對(duì)8種試驗(yàn)菌作用1h后殺菌效果也差別很大。2.4 mg/L的消毒液對(duì)溫和氣單胞菌、河弧菌、弧菌Ⅰ組淡水亞組弧菌就能達(dá)到95 %以上的殺菌率；在低于或等于7.2 mg/L濃度時(shí)，更能將河弧菌、弧菌Ⅰ組淡水亞組弧菌完全殺滅；而殺菌時(shí)間相同，對(duì)嗜水氣單胞菌、點(diǎn)狀產(chǎn)氣單胞菌點(diǎn)狀亞種、熒光假單胞菌則需要7.2 mg/L的消毒液才能達(dá)到95%以上的殺菌率；對(duì)魯克氏耶爾森菌、腸型點(diǎn)狀產(chǎn)氣單胞菌的殺滅效果要差一些。

3.去除水中無機(jī)污染物

相對(duì)有機(jī)污染物而言，高鐵酸鉀的強(qiáng)氧化性更容易氧化含硫、氰、砷等的無機(jī)物。高鐵酸鉀氧化水中的無機(jī)還原物的反應(yīng)時(shí)間較短，一般以分鐘計(jì)，有些反應(yīng)甚至幾秒鐘之內(nèi)完成。當(dāng)pH值為5.95，加入高鐵酸鉀溶液濃度為45 mg/L時(shí)，水中S2-濃度從25.33 mg/L降至0.33 mg/L[12-13]。高鐵酸鉀對(duì)廢水中CN-這種毒性極強(qiáng)的物質(zhì)去除效果也十分顯著，當(dāng)pH值為11.20，加入高鐵酸鉀溶液濃度為75 mg/L時(shí)，水中CN-濃度從10.00 mg/L降至0.085 mg/L[12-14]。另外，曲久輝等研究表明高鐵酸鉀對(duì)飲用水中的氨氮也有一定的去除作用。

4.去除水中重金屬污染物

高鐵酸鹽去除水中重金屬主要依靠其在水中分解后產(chǎn)生的氫氧化鐵膠體沉淀的吸附和共沉作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，高鐵酸鉀預(yù)處理鉛和鎘表現(xiàn)出更高的去除率，說明高鐵酸鉀分解后的水解產(chǎn)物對(duì)鉛、鎘的吸附作用較好。溶液的pH值是重金屬去除率的一個(gè)重要影響因素，酸性條件(pH值為4)下的去除率都比較低，而堿性條件下的去除率要比酸性條件下高得多。廖蔚峰等研究表明，高鐵酸鉀對(duì)單一重金屬離子極高，達(dá)94.5%以上。

5.殺菌消毒

高鐵酸鉀的強(qiáng)氧化性能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的酶，抑制蛋白質(zhì)及核酸的合成，阻礙菌體的生長和繁殖，起到殺死細(xì)菌的作用。高鐵酸鉀溶液濃度為10～40 mg/L時(shí)，接觸5 min即對(duì)細(xì)菌繁殖體具有較強(qiáng)的殺滅作用，殺滅率達(dá)100%；對(duì)真菌也有一定的殺滅作用，殺滅率達(dá)99.50%以上。魚類病害、漁業(yè)水質(zhì)是影響?zhàn)B殖魚類產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因素。在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中，常用化學(xué)消毒劑對(duì)池水進(jìn)行殺菌消毒以達(dá)到防治水產(chǎn)動(dòng)物病害的目的。然而許多化學(xué)消毒劑具有毒害作用，在重視無公害水產(chǎn)品生產(chǎn)的新形勢下，采用新的高效低毒、低殘留藥劑來防治病害或改善養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境已越來越受到重視。目前，高鐵酸鉀在水處理方面的應(yīng)用研究較為成熟，這對(duì)使用高鐵酸鉀改善養(yǎng)殖水體具有借鑒和指導(dǎo)意義。

前人的研究表明，高鐵酸鉀具有比氯氧化劑更強(qiáng)的氧化性能，在殺菌消毒、預(yù)氧化除藻等方面表現(xiàn)出了理想的效能，且高鐵酸鉀本身及其在應(yīng)用過程中并不產(chǎn)生致癌、致畸、致突變性副產(chǎn)物，具有高度的安全性。因此，高鐵酸鉀在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，是替代氯氧化劑的理想選擇。隨著人們認(rèn)識(shí)水平的提高，高鐵酸鉀這種無機(jī)水處理劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中必將發(fā)揮重要的作用。